高三一輪復(fù)習(xí)課件【備課精研+高效課堂】 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

第7講降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第三單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用課標(biāo)要求素養(yǎng)目標(biāo)說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)，酶活性受到環(huán)境因素(如pH和溫度等)的影響

1.從結(jié)構(gòu)和功能觀說明酶的本質(zhì)、作用和特性，認(rèn)同酶在細(xì)胞代謝中的重要作用(生命觀念)。2.能用曲線模型解釋、分析酶等重要概念(科學(xué)思維)。3.通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，探究酶的特性(科學(xué)探究)第7講降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)巴斯德李比希畢希納薩姆納發(fā)酵只與活的酵母細(xì)胞有關(guān)發(fā)酵只與死的酵母細(xì)胞分解出的物質(zhì)有關(guān)酵母細(xì)胞破碎所得的物質(zhì)作用和活酵母細(xì)胞作用一樣酶是蛋白質(zhì)切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能1.酶本質(zhì)的探索歷程一、酶的作用及本質(zhì)2.酶的定義化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是______少數(shù)是______合成原料__________________合成場所核糖體細(xì)胞核(真核細(xì)胞)來源活細(xì)胞（哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞外）都能產(chǎn)生酶作用場所細(xì)胞內(nèi)外或生物體內(nèi)外均可生理功能具有生物__________作用本質(zhì)蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸催化作用降低化學(xué)反應(yīng)的活化能只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能錯(cuò)誤描述：具有分泌功能的細(xì)胞酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物。某種酶+蛋白酶加入酶的底物底物沒有被催化→該酶是蛋白質(zhì)底物被催化→該酶是RNA酶解法例題：某科研小組經(jīng)研究得知X酶存在于人的肝細(xì)胞中，能將糖原分解為還原糖。酶必須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，請(qǐng)利用這一原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究X酶的化學(xué)本質(zhì)究竟是蛋白質(zhì)還是RNA。簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路，并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論(要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組)。3.鑒定酶本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)原理和方法某種酶+雙縮脲試劑紫色→該酶是蛋白質(zhì)不變化→該酶是RNA染色法項(xiàng)目酶激素來源及作用場所活細(xì)胞產(chǎn)生；細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外發(fā)揮作用專門的內(nèi)分泌腺或特定部位細(xì)胞產(chǎn)生，一般細(xì)胞外發(fā)揮作用化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA多肽、蛋白質(zhì)、氨基酸衍生物、固醇類生物功能催化作用調(diào)節(jié)作用作用機(jī)制催化，在化學(xué)前后，質(zhì)量和性質(zhì)不變調(diào)節(jié)，作為信號(hào)分子在發(fā)揮完作用后被滅活

共性在生物體內(nèi)均屬高效能物質(zhì)，即含量少、作用大、生物代謝不可缺少4.酶和激素的比較產(chǎn)生激素的細(xì)胞一定能產(chǎn)生酶，但產(chǎn)生酶的細(xì)胞不一定能產(chǎn)生激素?？枷蛞粐@酶的本質(zhì)、作用和特性，考查生命觀念[典型例題1]

(2021·八省聯(lián)考·湖北卷)在生物體內(nèi)，酶是具有催化作用的有機(jī)物。下列關(guān)于酶的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．過氧化氫酶、脲酶和麥芽糖酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)B．DNA聚合酶和DNA連接酶都能催化磷酸二酯鍵的形成C．胰蛋白酶的合成及分泌與核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體有關(guān)D．淀粉酶和鹽酸通過降低反應(yīng)物的活化能催化淀粉水解D2．(2021·蘇州模擬)下列有關(guān)生物體內(nèi)酶和激素的敘述，正確的是()A．酶和激素都是在特定細(xì)胞的核糖體中合成的B．某些激素的調(diào)節(jié)作用是通過影響酶的活性實(shí)現(xiàn)的C．兩者都是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成成分，都不能提供能量D．一種酶只催化一種物質(zhì)的反應(yīng)，一種激素只作用于一種細(xì)胞B解析：核糖體是合成蛋白質(zhì)的場所，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA，其中RNA不在核糖體上合成，激素有些也不是蛋白質(zhì)類，如性激素，也不在核糖體上合成，A錯(cuò)誤；激素不直接參與代謝，某些激素可以通過影響酶的活性來調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝，B正確；激素不是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成成分，某些酶也不是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成成分，C錯(cuò)誤；并不是每一種激素都只作用于一種細(xì)胞，如甲狀腺激素的靶細(xì)胞幾乎是全身組織細(xì)胞，一種酶可以催化一種或者一類化學(xué)反應(yīng)，D錯(cuò)誤。步驟1234一二

三觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3溶液肝臟研磨液2滴2滴幾乎無少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃復(fù)燃快速復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快反應(yīng)條件H2O2濃度H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香二、探究酶的高效性、專一性及影響酶活性的因素1.探究酶的高效性

（比較過氧化氫在不同條件下的分解）(1)比較過氧化氫在不同條件下的分解①變量分析

自變量：

因變量：無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)中還存在的一些也可對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的其它變量隨著自變量的變化而變化的變量人為改變的變量

變量：實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素Y=a+f(x)自變量因變量無關(guān)變量（不同條件X）對(duì)照原則：實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組單一變量原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)自變量等量原則：無關(guān)變量保持一致且適宜（結(jié)果Y）（相同條件a）自變量因變量科學(xué)方法控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)步驟試管編號(hào)變量1234一二

三觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3溶液肝臟研磨液2滴2滴幾乎無少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃復(fù)燃快速復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快反應(yīng)條件無關(guān)變量H2O2濃度H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香自變量相同適宜對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組因變量觀測(cè)指標(biāo)【拓展應(yīng)用】P801.在本節(jié)“探究?實(shí)踐”中，有同學(xué)在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了5號(hào)和6號(hào)試管，向其中分別加入2mL過氧化氫溶液后，再向5號(hào)試管內(nèi)加入滴煮沸過的肝臟研磨液，向6號(hào)試管內(nèi)加入2滴蒸餾水。這樣做的目的是_______。加入2滴煮沸過的肝臟研磨液的5號(hào)試管，可以與加入新鮮的肝臟研磨液的4號(hào)試管做對(duì)照；同理，加入2滴蒸餾水的6號(hào)試管可以作為3號(hào)試管和4號(hào)試管的對(duì)照組。（2）分析酶的作用機(jī)理曲線Ⅰ.曲線

表示無酶催化，此時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是

段。Ⅱ.曲線

表示有酶催化，此時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是

段。Ⅲ.若將酶催化改為無機(jī)催化劑催化該反應(yīng)，則b點(diǎn)在縱軸上將

移動(dòng)。②作用機(jī)理：

。酶降低的活化能酶催化過程所需的活化能無酶催化過程下，所需的活化能MNacbc向上降低化學(xué)反應(yīng)的活化能（3）歸納：酶的特性之高效性圖中加入酶的曲線和加入無機(jī)催化劑的曲線比較，說明酶具有

，而與不加催化劑的曲線比較只能說明酶具有

。高效性催化作用考向二圍繞酶活性的因素，考查科學(xué)思維[典型例題2]

(2020·北京卷)用新鮮制備的含過氧化氫酶的馬鈴薯懸液進(jìn)行分解H2O2的實(shí)驗(yàn)，兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。第1組曲線是在pH＝7.0、20℃條件下，向5mL1%的H2O2溶液中加入0.5mL酶懸液的結(jié)果。與第1組相比，第2組實(shí)驗(yàn)只做了一個(gè)改變。第2組實(shí)驗(yàn)提高了(

)A．懸液中酶的濃度

B．H2O2溶液的濃度C．反應(yīng)體系的溫度

D．反應(yīng)體系的pHB“對(duì)比法”（1）實(shí)驗(yàn)思路溫馨提示：用同種酶、不同底物來探究酶的專一性時(shí)，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(兩種底物)，則應(yīng)用斐林試劑作為檢測(cè)試劑，不能選用碘液作為檢測(cè)試劑。2.探究酶的專一性底物相同、酶不同酶相同、底物不同（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟項(xiàng)目12341加淀粉溶液2加蔗糖溶液3加淀粉酶4加蔗糖酶5保溫各自在60℃下保溫5min6加斐林試劑7沸水浴加熱8觀察顏色探究淀粉酶的專一性探究蔗糖酶的專一性（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟項(xiàng)目12341加淀粉溶液2mL2mL2加蔗糖溶液2mL2mL3加淀粉酶1mL1mL4加蔗糖酶1mL1mL5保溫各自在60℃下保溫5min6加斐林試劑各加入2mL斐林試劑7沸水浴加熱8觀察顏色沸水浴1min實(shí)驗(yàn)結(jié)論有磚紅色沉淀無磚紅色沉淀無磚紅色沉淀有磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解蔗糖酶只能催化蔗糖水解，不能催化淀粉水解

酶具有專一性。一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)使細(xì)胞代謝能夠有條不紊的進(jìn)行還有哪些物質(zhì)具有特異性或?qū)Ｒ恍?？激素tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抗體受體神經(jīng)遞質(zhì)細(xì)胞因子（或無酶）（3）歸納：酶的特性之專一性酶專一性C、DB建議：淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響建議：H2O2探究pH對(duì)酶活性的影響3.探究溫度/pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)思路（1）探究溫度對(duì)酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理①反應(yīng)原理②鑒定原理：溫度影響酶的活性，從而影響

，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性。淀粉的水解③實(shí)驗(yàn)過程思考：①為何不選斐林試劑鑒定？實(shí)驗(yàn)要嚴(yán)格控制溫度，斐林試劑需加熱H2O2常溫常壓可分解，加熱分解更快②實(shí)驗(yàn)材料可不可以選H2O2?試管步驟123456淀粉溶液2mL/2mL/2mL/淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL不同溫度下處理5min0℃60℃100℃將同一溫度下的兩種物質(zhì)混合后保溫5min，其它條件相同且適宜滴加碘液1滴1滴1滴結(jié)果(現(xiàn)象)變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)結(jié)論：酶的催化作用需要在適宜的溫度下進(jìn)行，溫度過高或過低都會(huì)影響酶的活性。若要探究木瓜蛋白酶的最適溫度，實(shí)驗(yàn)的基本思路是

設(shè)置一系列溫度梯度，其他條件相同且適宜，分別測(cè)定木瓜蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)的分解速率(1)實(shí)驗(yàn)原理①反應(yīng)原理(用反應(yīng)式表示)②鑒定原理：pH影響酶的活性，從而影響O2的生成速率，可用____________________的情況來檢驗(yàn)O2的生成速率。帶火星的衛(wèi)生香燃燒（2）探究pH對(duì)酶活性的影響試管編號(hào)試管1試管2試管3實(shí)驗(yàn)步驟一2滴過氧化氫酶溶液二1mL蒸餾水1mL0.01mol/L的鹽酸溶液1mL0.01mol/L的NaOH溶液三2mL體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有大量氣泡產(chǎn)生________________________實(shí)驗(yàn)結(jié)論無氣泡產(chǎn)生無氣泡產(chǎn)生pH會(huì)影響酶的活性，酶的活性有適宜的pH范圍③實(shí)驗(yàn)過程核心詮釋

1.實(shí)驗(yàn)材料選擇時(shí)的注意事項(xiàng)(1)在探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，能否選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作為實(shí)驗(yàn)材料？提示不能，因?yàn)檫^氧化氫(H2O2)在常溫下就能分解，加熱的條件下分解會(huì)加快，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以不能選擇過氧化氫和過氧化氫酶作為實(shí)驗(yàn)材料。(3)在探究溫度對(duì)蛋白酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，宜選用

(填“蛋白質(zhì)溶液”或“蛋白塊”)作為反應(yīng)底物，同時(shí)探究酶活性的觀測(cè)指標(biāo)是____________________。(2)在探究pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，能否選用淀粉和淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料？蛋白塊相同時(shí)間內(nèi)蛋白塊體積的變化提示不能，因?yàn)樵谒嵝詶l件下淀粉分解也會(huì)加快，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(2)在探究pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，宜先保證酶的

(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調(diào)至實(shí)驗(yàn)要求的pH后再讓反應(yīng)物與酶接觸，不宜在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH前，讓反應(yīng)物與酶接觸。(3)若選擇淀粉和淀粉酶來探究溫度對(duì)酶活性的影響，檢測(cè)底物被分解的試劑宜選用碘液，不能選用斐林試劑的原因是？2.實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果檢測(cè)的注意事項(xiàng)(1)在探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，底物和酶溶液應(yīng)在何時(shí)進(jìn)行混合？最適溫度提示

先分別在預(yù)設(shè)的溫度中保溫一段時(shí)間后再混合，保證反應(yīng)從一開始就是預(yù)設(shè)的溫度。提示

因?yàn)橛渺沉衷噭╄b定時(shí)需要水浴加熱，而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。3.酶的作用條件溫和①低溫降低酶活性，但不會(huì)破壞酶分子結(jié)構(gòu)，溫度適宜時(shí)，酶的催化作用可以恢復(fù)。②低溫下酶空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,所以酶一般在低溫條件下保存。③在高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿下，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而永久失活。思考：測(cè)定ɑ-淀粉酶活性，結(jié)果50℃時(shí)酶的活性最高，0℃、100℃時(shí)酶活性很低。在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中，如何證明0℃、100℃對(duì)酶活性的影響是不同的？1．加熱、無機(jī)催化劑和酶加快化學(xué)反應(yīng)速率的區(qū)別是什么？答案：加熱只是為反應(yīng)提供能量，并不降低活化能。無機(jī)催化劑和酶都能降低反應(yīng)所需的活化能，只是酶降解活化能的作用更顯著。2．新鮮采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味的原因是__________________________________________________________。加熱會(huì)破壞將可溶性糖(甜)轉(zhuǎn)化為淀粉(不甜)的酶3．胃蛋白酶不會(huì)消化胃組織自身的蛋白質(zhì)是由于酶的專一性，這種說法對(duì)嗎？若不對(duì)，理由是什么？答案：胃蛋白酶不會(huì)消化胃組織自身的蛋白質(zhì)是由于酶發(fā)揮作用需要溫和的條件，HCO能中和胃酸，使胃細(xì)胞表面黏液層的pH接近7.0，從而使胃蛋白酶失活。考向圍繞酶的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，考查科學(xué)思維[典型例題]

(2021·佛山一模)下列關(guān)于酶實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是(

)A．探究pH對(duì)酶活性影響實(shí)驗(yàn)，將底物與酶混合后再調(diào)節(jié)pHB．探究溫度對(duì)蛋白酶活性影響實(shí)驗(yàn)，可以用雙縮脲試劑檢測(cè)結(jié)果C．探究酶的高效性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組加適量酶液，對(duì)照組加等量蒸餾水D．探究淀粉酶的專一性實(shí)驗(yàn)，用淀粉和蔗糖做底物，不能用碘液檢測(cè)D1．(2021·茂名一模)有研究小組探究不同pH對(duì)兩種螺的肝臟纖維素酶活性的影響，其他條件保持最適，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，下列有關(guān)敘述正確的是()A．本實(shí)驗(yàn)中兩種螺纖維素酶活性之間的差異僅由不同pH所造成B．甲螺纖維素酶為纖維素水解提供的活化能比乙螺的高C．若升高實(shí)驗(yàn)溫度10℃，兩種螺纖維素酶的最適pH會(huì)明顯下降D．甲螺消化和利用纖維素的能力比乙螺高，在競爭上可能具有一定優(yōu)勢(shì)D【課時(shí)跟蹤訓(xùn)練711題】下圖甲是興趣小組利用兩種微生物分泌的纖維素酶進(jìn)行相關(guān)研究結(jié)果，圖乙為50℃時(shí)酶B催化纖維素分解隨時(shí)間變化曲線。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)據(jù)圖甲可知，本實(shí)驗(yàn)研究的課題是_____________________________________。(2)酶的化學(xué)本質(zhì)是_______________________________。分析圖甲可知，酶A和酶B中________受高溫條件的影響更大。高溫條件下，酶容易失活，其原因是高溫使酶_______________________________。探究溫度對(duì)酶活性的影響空間結(jié)構(gòu)被破壞而失活大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA酶A(3)若改用等量的酶A進(jìn)行圖乙對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出底濃度隨時(shí)間變化的大致曲線。(4)在生物學(xué)發(fā)展過程中，巴斯德提出酒精發(fā)酵是酵母菌細(xì)胞活動(dòng)的結(jié)果，即酒精發(fā)酵離不開活細(xì)胞，而李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是酵母細(xì)胞中的某種物質(zhì)。請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明李比希的觀點(diǎn)是否正確，寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。將酵母菌研磨后獲得不含酵母細(xì)胞的提取液，將等量的提取液、酵母菌培養(yǎng)液和蒸餾水分別加入適量的葡萄糖溶液中，在相同且適宜的條件下培養(yǎng)，觀察是否會(huì)產(chǎn)生酒精☆酶促反應(yīng)速率與酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反應(yīng)速率表示。三、酶促反應(yīng)速率的影響曲線分析酶濃度[E]反應(yīng)速率底物充足1.酶濃度在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度呈正相關(guān)。a底物有限bcN酶濃度反應(yīng)速率0ab：在一定的酶濃度范圍內(nèi)（0-N），隨酶濃度的增加，反應(yīng)速率增加b：當(dāng)酶濃度增大到某一值時(shí)（N），反應(yīng)速率達(dá)到最大值，不再增加酶濃度較低，底物沒有完全被酶結(jié)合底物完全被酶結(jié)合ab限制因素：bc限制因素：酶濃度底物濃度2.底物濃度abcM酶濃度一定底物濃度[S]反應(yīng)速率Oab：在一定底物濃度范圍內(nèi)（0，M），隨底物濃度的增加，反應(yīng)速率增加b：當(dāng)?shù)孜餄舛仍龃蟮侥骋恢禃r(shí)（M），反應(yīng)速率達(dá)到最大值，不再增加酶沒有完全被底物結(jié)合酶完全被底物結(jié)合bc限制因素：酶濃度ab限制因素：底物濃度思考：再加入一定量的酶，曲線應(yīng)該怎么變？3.溫度和pH注：不同pH條件下，酶最適溫度不變；不同溫度條件下，酶最適pH也不變，即反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。將剛采摘的新鮮糯玉米立即放入85℃水中熱燙處理2min,可較好地保持甜味。其原因是高溫破壞將可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉的酶的活性拓展應(yīng)用2P85下圖表